張芳衛(wèi) 陳素芳 黃泉清 解成林 張旭和 車艷春

（鄭州四維礦業(yè)機械有限責任公司，河南 鄭州 450000）

一直以來，公司產品液壓支架上的護幫千斤頂均采用上腔進液孔為正常?8、下腔進液孔為?2 的結構，進行千斤頂液壓系統(tǒng)節(jié)流，以達到調節(jié)護幫收縮運動速度的目的。最近，新產品陸續(xù)出現(xiàn)幾起類似護幫、挑梁等結構的千斤頂節(jié)流功能明顯減弱、結構件運動速度過快的情況，引起設計部門的注意。

1 計算分析過程

1.1 基本參數(shù)

初步分析，發(fā)現(xiàn)原來速度適宜的千斤頂缸徑是?100；后來節(jié)流速度不正常的千斤頂缸徑與之前不同，為?125或?63，而且?63 缸的節(jié)流孔為6，顯然，缸徑大小與節(jié)流孔大小都會一定程度影響千斤頂?shù)氖湛s速度。因此，決定對類似結構進行比較分析，以期找出原因、解決問題。

下面圖示1為帶有節(jié)流孔的千斤頂模型圖：

圖1 液壓缸內徑φD；桿徑為φd

1.2 速度v與?d1，?d2以及?D等尺寸部位的關系

先假定液體為無黏性、不可壓縮的理想液體，液體流動時任何一點的壓力、速度和密度都不隨時間而變化，是一種定常流動［1］。

由上圖可以看出，當活塞腔內液體P1 充滿后，在壓力液體持續(xù)流入的情況下，根據(jù)液壓傳動知識，活塞腔內液體的流量q（單位時間內液體流過液壓缸內截面的體積）有以下公式：

則活塞與桿的運動速度v=q/S，與液體壓力P1 無關?？梢?，在缸體內徑?D一定的情況下，活塞桿運動速度v取決于活塞腔內液體的流量q。

如果缸體上的?d1 不是相對缸內徑很小的節(jié)流孔，那么q就較容易確定，可近似為管路中及泵站的流量，但是分析的千斤頂是帶節(jié)流孔的，就要分析孔口液流特性，流經節(jié)流孔?d1（細長孔）后的流量由下式表示［2-3］，即

式中K=d12/32μl，（μ為液體黏度，l 為節(jié)流孔通流長度，在此即為缸筒壁厚）為節(jié)流孔截面積；

△p=ρ·（v）2/2，為節(jié)流孔口前后的壓力差；

根據(jù)液流的連續(xù)性方程

由式（3）則有

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以上一些公式、常量等都是根據(jù)液壓傳動基礎知識得來的，提出來是為下一步的分析工作做準備。我們的最終目的是要找出流速v與節(jié)流孔d1及缸徑D的關系。

由（2）（3）得v·S=K·A·△p=K·A·ρ·（v′）2/2

（4）式代入上式后得

因為μ，ρ是一定的，只剩節(jié)流孔流通長度l 和缸體內徑D2是相應變量。

2 結論

本公司產品涉及需節(jié)流的油缸基本三種規(guī)格φ63、? 100 及?125，常用的內徑為?100，因此，現(xiàn)在將另兩個規(guī)格與之比較，看看彼此的流速差別大小。

當D=100時，l=（缸體外徑-缸體內徑）/2=（121-100）/2=10.5

V=64μ·10.5/ρ1002

當D=63時，l=（缸體外徑-缸體內徑）/2=（83-63）/2=10

V=64μ·10.5/ρ632

當D=125時，l=（缸體外徑-缸體內徑）/2=（146-125）/2=10.5

V2=64μ·10.5/ρ1252

那么V1/V=10·1002/10.5·632=2.4

V2/V=10.5·1002/10.5·1252=0.64

上面的分析是假定節(jié)流孔d1 不變，求流速V 與缸體內徑D 的關系，下面假定D 值不變，求節(jié)流孔d 與流量q或流速V的關系。

上式中μ、l、π、在缸徑D一定的情況，為定值常量；△p在真實工況下包含若干環(huán)節(jié)，是比較復雜的，除了d 值，其他環(huán)節(jié)，包括液體在進入節(jié)流孔之前及節(jié)流孔之后的流程管道和負載，都是不變的定量，節(jié)流孔前后的壓降基本不變，為定值，那么在（5）式中流量q 只剩下一個變量d，可以得出以下結論：

缸徑一定時，流量q 與節(jié)流孔直徑的四次方d4成正比。

假設節(jié)流孔由d=2變成d=3，則q1/q2=24/34=16/81

這個比值是相當大的。

［1］王國法.液壓支架技術［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.

［2］廣延洪，汪德濤.密封件使用手冊［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1994.

［3］丁紹南.液壓支架設計［M］.北京：世界圖書出版社，1992.